復合頂板回采煤巷支護技術研究

袁有江

摘要：近年來，復合頂板回采煤巷支護技術得到了業內的廣泛關注，研究其相關課題有著重要意義。本文首先對相關內容做了概述，分析了煤礦復合頂板支護體系及其重要性，并結合相關實踐經驗，分別從多個角度與方面就復合頂板回采煤巷支護技術展開了研究，闡述了個人對此的幾點看法與認識，望有助于相關工作的實踐。

關鍵詞：復合頂板；回采煤巷；支護；技術

一、前言

作為一項實際要求較高的實踐性工作，復合頂板回采煤巷支護的特殊性不言而喻。該項課題的研究，將會更好地提升對復合頂板回采煤巷支護技術的分析與掌控力度，從而通過合理化的措施與途徑，進一步優化該項工作的最終整體效果。

二、概述

煤礦隨著礦井不斷向深部延伸，巷道埋深不斷增加，巷道頂板多以易變性的厚層復合頂板形式存在，回采煤巷在掘進的過程中，厚層復合頂板、圍巖性質軟弱、應力集中突出等情況屢次出現，其中在430西翼里段、430采區南翼、530深部區域，直接頂、老頂為粉砂巖與中砂互層，巖石單軸抗壓強度較小，普氏硬度系數3-7，且易風化，在掘進、回采過程中，礦壓顯現較明顯，巷道維護困難、返修率高。在高應力復合頂板條件下，沿煤巷道在掘進期間，由于煤層較軟弱，頂板應力集中顯現，易離層，巷道圍巖的變形量均較大，在此情況下，從提高圍巖力學參數控制圍巖變形量的角度出發，宜采用抗剪強度大、延伸率高的高預應力錨桿、錨索、鐵絲網等組成的聯合支護技術。因此，針對4312皮帶順槽厚層復合頂板沿空掘巷掘進過程中，開展高應力復合頂板煤巷錨網索支護技術分析。

三、煤礦復合頂板支護體系及其重要性分析

首先對于復合頂板而言，它的形成是具有一定的條件的，一般情況之下需要滿足如下四個方面的條件：①煤層的有著十分分明的層位，且每一層的巖性巖層都存在著一定程度上的差異；②巖層與巖層之間有著較為清晰的分離面，在分離面之中夾有一定的煤線或者薄煤層軟弱巖層；③一般情況下，復合頂板都較易發生下沉位移、斷裂以及冒落等現象；④就下沉速度而言，軟硬巖石表現出不同步性。對于復合頂板支護來說，它主要是一種結構體系，因此它需要符合穩定以及變形的相關要求。進行對于復合頂板支護的設計，首先要做的就是優化選擇有效的復合頂板支護型式，而對于復合頂板支護型式的選擇需要遵循多項指標，主要是相關的地質條件、適應其周邊環境所要滿足的要求、不同支護型式所具有的不同特點以及其相應的造價。一般情況下，如果地質條件較為良好，且適應其周邊環境所要滿足的要求相對寬松，那么所采用的支護型式應該偏柔性，例如土釘墻等；但如果其適應其周邊環境所要滿足的要求較高時，就應該采取偏剛性一點的支護型式，例如排樁以及地下連續墻等，因為這類支護型式可以有效的進行對于水平位移的控制。于此相對應的是，對于相應的支撐型式來說，當地質條件并不理想，且適應其周邊環境所要滿足的要求較高時，如果采用錨桿的話，就會極易對其周邊的土體造成一定程度上的擾動，不僅如此，還對其周邊的環境安全造成一定的影響。

四、復合頂板回采煤巷支護技術

（一）支護方式確定

許廠煤礦4312皮帶順槽沿煤層頂板掘進，煤層頂板具有成層性，頂板破壞從離層開始，繼而造成頂板移近，所以煤巷頂板錨桿支護的主要作用是抑制頂板離層，再次是將已經離層的頂板圍巖懸吊在其上方較穩定的巖層上，預應力錨索是將錨索埋入巖層深部進行預加應力的一種支護技術，可以傳遞主體結構的支護應力至深部穩定巖層的主動支護方式。另外，由于預應力錨索具有一定的柔性，因此，可以在有限的巷道空間內深入至較深的鉆孔內進行錨固，這是其它支護形式無法比擬的。因此，許廠煤礦根據開采技術條件和現場實際圍巖條件確定了錨網索聯合支護。

（二）錨網索聯合支護參數設計

頂部采用規格為φ20×2400mm高強左旋無縱筋螺紋錨桿，錨桿間排距為1000mm×800mm，每排2根，配加規格為長×寬×厚=4400mm×100mm×10mm的T型鋼帶，頂板金屬網每排使用一張由10#鐵絲編制的規格為4800mm×1000mm菱形鐵絲網，頂板每排均打錨索。每排鋼帶的鋼絞線均打設在一、三、五孔內。其中，第一、五孔內鋼絞線分別向兩幫傾斜布置，與頂板垂直方向夾角15°，第三孔內鋼絞線垂直頂板打設。鋼絞線使用φ17.8mm低松弛預應力左旋鋼絞線，長度不小于8000mm。

兩幫采用φ18×2400mm的20MnSi螺紋鋼錨桿支護，每幫布置5條；錨桿間排距700mm×800mm；配備2600mm×1800mm的菱形鐵絲網，兩幫上部采用2300mm×80mm的異型鋼帶，每條鋼帶布置4個孔，下部用800mm×80mm異型鋼帶與上部幫鋼帶穿孔壓接使用。

（三）礦壓監測與數據分析

為掌握巷道采用錨網索聯合支護后的圍巖活動規律和支護效果，并為今后進一步改進和優化錨桿支護參數提供依據，觀測了巷道在掘進期間的圍巖表面位移和頂板離層情況。巷道開始掘進后，巷道兩幫、頂底板移近均較快；在巷道揭露15d左右，巷道圍巖變形速度逐漸減緩，表明巷道圍巖變形已漸趨于穩定。頂底板移近量約160mm，其中頂板下沉量130mm，頂底板變形以頂板下沉為主；兩幫移近量約164mm，復合頂板回采煤巷圍巖控制取得了很好的效果。巷道圍巖暴露后，頂板離層隨時間緩慢增加，但很快趨于穩定，主要以淺部離層為主，深部基本無離層，且總的頂板離層值控制在10mm以內；由此可見，復合頂板回采煤巷采用的錨索網聯合支護很好地控制了巷道圍巖變形，保證了巷道的安全，可靠性較高。

五、結束語

綜上所述，加強對復合頂板回采煤巷支護技術的研究分析，對于其良好實踐效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的復合頂板回采煤巷支護過程中，應該加強對其關鍵環節與重點要素的重視程度，并注重其具體實施措施與方法的科學性。

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